在生產過程中,反應釜的溫度會影響化工產品的生產質量,因此的控製反應釜的(de)溫度(dù)對企業生產至關重(chóng)要,本文就來介紹一下智能控製連續攪拌反應釜溫度的方(fāng)法。
先來看下連續反應釜的(de)基本結構及原理吧,它是由攪拌容器及攪(jiǎo)拌機組(zǔ)成,攪拌容器包括筒體,熱交換元件和組件,其中(zhōng)筒體是一個鋼罐式集裝箱,可安(ān)裝在(zài)罐型的材料,在其內部進(jìn)行化學反應,為了保持反(fǎn)應溫度,對反應釜需(xū)要設置換熱元件。
在化工生產中,應嚴格按(àn)照反應物的配比(bǐ)混合均勻,然後將反應混合物均勻化,加入催化劑在連續攪拌釜(fǔ)式反應器,在(zài)夾(jiá)套反應器中,通過一定數量的蒸汽來維持(chí)反應器的(de)溫度混合料,然後攪拌(bàn)均勻,用攪拌器提高熱傳導速度,從而使受(shòu)熱均勻(yún)。 二、連續攪(jiǎo)拌反應釜溫度控製難點 首先.化學反應和物理反應貫穿生產過程始終,生化反應的 變化(huà),相變過程與物(wù)質和能量(liàng)的傳遞(dì),這個過程比較(jiào)複雜,反應 釜是一個大(dà)的熱容量.控製(zhì)著反應對象的純滯後時間,形成一個 非線性變化的傳熱介質的傳熱係數,並在外部(bù)環境的變得更敏 感。
其次,在反應過程中,由於其複雜性和非線性的放熱(rè)化(huà)學反 應。導致(zhì)傳熱(rè)介質(zhì)的非線性傳熱係數增大,對(duì)外(wài)部幹擾的影響變 得敏感(gǎn),所(suǒ)以控製有一(yī)定的難度,在反應熱去除的同時,若不(bú)及 時, 受熱不均勻的話。反應溫度會一直在上升,容易因(yīn)局部過熱 而造成的“失控”的現象。
三、連續攪拌反應釜溫度控製方法
一般情(qíng)況下.化學反應都具有(yǒu)複雜性與非線性,因此一 個化學反應過程都無法僅僅使用一種控(kòng)製方(fāng)式就(jiù)能達(dá)到理想的 效果,並且隨著科(kē)技信息技術的發展(zhǎn),很多智能(néng)控製方法被(bèi)廣泛 應用於連續攪拌反應釜的溫度控製上(shàng),而且取得了(le)一定的成績。
1、神經網絡預測控製
這個預測控製(zhì)主要由參考軌跡,預測模型,模(mó)型校正,滾動 優化(huà)四個部分組成,主要研究對象為一個單輸入單輸出的離散 時間非線性動態係統,可用NARMAX模型(非線性自回歸滑動 平均模型)描(miáo)述為(wéi)如下:
y(k)=f(y(k-1),u(k-1),……u(k-m)) (3.1)
其中y(k)和(hé)u(k)分別為過(guò)程在時刻k的鞘出和輸入變量(liàng), 和m分別為其階次(cì),f為連續非線性函數,其中其中預(yù)測模型(xíng)部 分采用的是前饋神經網絡,同時在預測模(mó)型中,輸入數據的選(xuǎn)取 不當使神經網絡學習算法(fǎ)很容易陷入到局部(bù)小或者網絡不能 收斂,為(wéi)避免這種問題的發(fā)生,輸人數據需要進行歸一化處理。 對於(3.1)所描述的控製對象,可采用圖3.2所示的BP神經網(wǎng)絡 建立預測模型。
在(zài)一般情況下,類似的網絡預測控製是一種基於閉環控製 策略優化模型(xíng)基礎上的(de)算(suàn)法。其核(hé)心是利用動態模型可以預測 未來的過程和行為,其中,模型誤差反饋校正機製的引人(rén),用軋 製有限時域優化策略(luè).重複的地方目標(biāo)在線優化.以獲得的 實(shí)際(jì)控製的模型失配和避免引起的不確定性幹擾。
2、自適應(yīng)控(kòng)製 由於化學反應本身就是一個時變非線(xiàn)性係統.每個反應(yīng)階 段都表現出顯著不同的情(qíng)況,因為過程模型是未知的(de),自適(shì)應控 製是基於參數未知的係(xì)統的(de)數學模型。參數自適應控製會隨係 統的行(háng)為的變化發(fā)生相應的變化,以適應其變化特征,保證了整 個係統的性能滿足要求。雖然(rán)複雜的自適應算法在一定程度上 影響了自適應(yīng)控製的(de)實際應用,但與自適應控製理論的發展是 符(fú)合的,在控製反應器的自適應控製方麵將有更大的發展前景。
先來看下連續反應釜的(de)基本結構及原理吧,它是由攪拌容器及攪(jiǎo)拌機組(zǔ)成,攪拌容器包括筒體,熱交換元件和組件,其中(zhōng)筒體是一個鋼罐式集裝箱,可安(ān)裝在(zài)罐型的材料,在其內部進(jìn)行化學反應,為了保持反(fǎn)應溫度,對反應釜需(xū)要設置換熱元件。
在化工生產中,應嚴格按(àn)照反應物的配比(bǐ)混合均勻,然後將反應混合物均勻化,加入催化劑在連續攪拌釜(fǔ)式反應器,在(zài)夾(jiá)套反應器中,通過一定數量的蒸汽來維持(chí)反應器的(de)溫度混合料,然後攪拌(bàn)均勻,用攪拌器提高熱傳導速度,從而使受(shòu)熱均勻(yún)。 二、連續攪(jiǎo)拌反應釜溫度控製難點 首先.化學反應和物理反應貫穿生產過程始終,生化反應的 變化(huà),相變過程與物(wù)質和能量(liàng)的傳遞(dì),這個過程比較(jiào)複雜,反應 釜是一個大(dà)的熱容量.控製(zhì)著反應對象的純滯後時間,形成一個 非線性變化的傳熱介質的傳熱係數,並在外部(bù)環境的變得更敏 感。
其次,在反應過程中,由於其複雜性和非線性的放熱(rè)化(huà)學反 應。導致(zhì)傳熱(rè)介質(zhì)的非線性傳熱係數增大,對(duì)外(wài)部幹擾的影響變 得敏感(gǎn),所(suǒ)以控製有一(yī)定的難度,在反應熱去除的同時,若不(bú)及 時, 受熱不均勻的話。反應溫度會一直在上升,容易因(yīn)局部過熱 而造成的“失控”的現象。
三、連續攪拌反應釜溫度控製方法
一般情(qíng)況下.化學反應都具有(yǒu)複雜性與非線性,因此一 個化學反應過程都無法僅僅使用一種控(kòng)製方(fāng)式就(jiù)能達(dá)到理想的 效果,並且隨著科(kē)技信息技術的發展(zhǎn),很多智能(néng)控製方法被(bèi)廣泛 應用於連續攪拌反應釜的溫度控製上(shàng),而且取得了(le)一定的成績。
1、神經網絡預測控製
這個預測控製(zhì)主要由參考軌跡,預測模型,模(mó)型校正,滾動 優化(huà)四個部分組成,主要研究對象為一個單輸入單輸出的離散 時間非線性動態係統,可用NARMAX模型(非線性自回歸滑動 平均模型)描(miáo)述為(wéi)如下:
y(k)=f(y(k-1),u(k-1),……u(k-m)) (3.1)
其中y(k)和(hé)u(k)分別為過(guò)程在時刻k的鞘出和輸入變量(liàng), 和m分別為其階次(cì),f為連續非線性函數,其中其中預(yù)測模型(xíng)部 分采用的是前饋神經網絡,同時在預測模(mó)型中,輸入數據的選(xuǎn)取 不當使神經網絡學習算法(fǎ)很容易陷入到局部(bù)小或者網絡不能 收斂,為(wéi)避免這種問題的發(fā)生,輸人數據需要進行歸一化處理。 對於(3.1)所描述的控製對象,可采用圖3.2所示的BP神經網(wǎng)絡 建立預測模型。
在(zài)一般情況下,類似的網絡預測控製是一種基於閉環控製 策略優化模型(xíng)基礎上的(de)算(suàn)法。其核(hé)心是利用動態模型可以預測 未來的過程和行為,其中,模型誤差反饋校正機製的引人(rén),用軋 製有限時域優化策略(luè).重複的地方目標(biāo)在線優化.以獲得的 實(shí)際(jì)控製的模型失配和避免引起的不確定性幹擾。
2、自適應(yīng)控(kòng)製 由於化學反應本身就是一個時變非線(xiàn)性係統.每個反應(yīng)階 段都表現出顯著不同的情(qíng)況,因為過程模型是未知的(de),自適(shì)應控 製是基於參數未知的係(xì)統的(de)數學模型。參數自適應控製會隨係 統的行(háng)為的變化發(fā)生相應的變化,以適應其變化特征,保證了整 個係統的性能滿足要求。雖然(rán)複雜的自適應算法在一定程度上 影響了自適應(yīng)控製的(de)實際應用,但與自適應控製理論的發展是 符(fú)合的,在控製反應器的自適應控製方麵將有更大的發展前景。